JPH08304029A - トロリ線の高さ測定光学系 - Google Patents

トロリ線の高さ測定光学系

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JPH08304029A
JPH08304029A JP13751395A JP13751395A JPH08304029A JP H08304029 A JPH08304029 A JP H08304029A JP 13751395 A JP13751395 A JP 13751395A JP 13751395 A JP13751395 A JP 13751395A JP H08304029 A JPH08304029 A JP H08304029A
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孝夫 吉沢
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 トロリ線の高さを単純な測定原理で測定でき
る、コンパクトな測定光学系を提供する。 【構成】 トロリ線Tの偏位範囲Dに対応する長さYL
と、線条方向の適当な長さXL とを有する方形の領域K
に対して、線状方向の強度分布が縞パターンSをなし、
かつ、その縞間隔Δsが高さZに比例して変化する放射
状のレーザ光束LB を投射する投光系62と、2条のトロ
リ線T1,T2 によるレーザ光束LB の反射光LR1,LR2
を受光し、それぞれの縞パターンS1,S2 を結像する受
光素子eよりなるCCDリニアセンサ633 を有する受光
系63とにより構成される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、架空トロリ線の高さ
を測定する測定光学系に関する。
【0002】
【従来の技術】電車線路における電車は、架空トロリ線
に接触したパンタグラフにより受電して走行する。トロ
リ線は所定の高さに架設されているが、これを基準値に
維持することが必要であり、このために電気検測車に高
さ検出器を設け、定期的に高さを測定して管理されてい
る。これを図3により説明する。図3において、(a) は
側面図、(b) は正面図を示し、電気検測車2の屋根上に
は測定専用のパンタグラフ3と、これに結合した高さ検
出器4とが設けられる。パンタグラフ3は、アーム機構
3a と、その上部に設けられ、偏位範囲D内で左右に偏
位するトロリ線1に接触して受電する舟体3b を有し、
高さ検出器4は、アーム機構3a の基部の回転軸3c に
固定された駆動アーム4a と、その先端に結合された回
転型の可変抵抗器4b よりなり、トロリ線1の高さが変
化すると、これに従って回転軸3c が回転し、可変抵抗
器4b の抵抗値が変化するので、この変化により高さが
検出される。
【0003】上記の高さ検出器4には次のような欠点が
ある。すなわち、2条のトロリ線が並列して架設されて
いる、ダブルトロリ線区間やトロリ線の引き止め区間に
おいては、両トロリ線が同一の高さのときは差し支えな
いが、図3(c) に示すように、両トロリ線T1,T2 の高
さが相違すると、下側のトロリ線T1 は高さが検出され
るが、上側のトロリ線T2 の高さは検出できない。ま
た、高さ検出器4は機械的な構造のため、その点検保守
はかならずしも容易ではない。
【0004】上記の問題に対して、この発明の発明者に
より光学式の高さ測定装置が考案され、「特開平5−2
78502号 、トロリー線の位置測定装置」として特
許出願されており、これを先行技術として、その概要を
図4により説明する。図4(a) において、電気検測車2
の屋根上の図示の位置に、投光器51と、CCDリニアセ
ンサよりなる2個の受光器52a,52b とを設けて測定光学
系5を構成する。投光器51よりレーザビームLT が偏位
範囲Dに投射され、2条のトロリ線T1,T2 の反射光L
R は、干渉フィルタ(図示省略)により天空などの自然
光を除去してS/N比を良好として、両受光器52a,52b
のCCDリニアセンサの受光素子に結像される。(b) に
おいて、トロリ線T1 の反射光LR1を結像した受光素子
の位置により、図示の受光角α12 を求め、同様に、
トロリ線T2 の反射光LR2を結像した受光素子の位置に
より受光角β12 を求める。これらの4つの受光角の
データを、図示しない信号処理部に入力し、3角測定法
を適用して両トロリ線T1,T2 の高さZ1,Z2 がそれぞ
れ算出される。なお、上記は2条のトロリ線T1,T2
場合を説明したが、これが1条の場合も勿論測定可能で
あり、また干渉フィルタによる自然光の除去により、昼
夜を問わず測定可能とされている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】さて上記の位置測定装
置による高さ測定は、3角測定法によるため演算処理が
やや複雑であり、また測定光学系5は、投光器51の両側
に2個の受光器52a,52bを配置するために、占有面積が
広くて規模がやや大型となる嫌いがある。これに対し
て、より単純な測定原理で高さが求められ、コンパクト
な測定光学系が望ましい。この発明は以上に鑑みてなさ
れたもので、単純な測定原理で高さを測定でき、かつコ
ンパクトな測定光学系を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】この発明はトロリ線の高
さ測定光学系であって、電気検測車の屋根上に配設さ
れ、トロリ線の偏位範囲に対応する長さと、その線条方
向の適当な長さとを有する方形の領域に対して、線状方
向の強度分布が縞パターンをなし、かつ、その縞間隔が
高さに比例して伸縮する放射状の光束を投射する投光系
と、1条または2条のトロリ線による光束の反射光を受
光し、それぞれの縞パターンを結像する受光素子よりな
るCCDリニアセンサを有する受光系とにより構成され
る。電気検測車の走行中に、結像した各受光素子の縞間
隔を逐次に検出し、予め測定して記憶された、光束の高
さに対する受光素子の縞間隔の対応関係のデータを参照
して、検出した縞間隔に対応する各トロリ線の高さを順
次に求める。上記において、放射状の光束をレーザビー
ムとし、受光系に干渉フィルタを設け、トロリ線の反射
光よりレーザビームのみを抽出し、天空などの自然光を
除去するものである。
【0007】
【作用】上記の測定光学系においては、投光系により、
上記の方形の領域に対して投射された放射状の光束の縞
パターンは、縞間隔が高さに比例して伸縮する。1条ま
たは2条のトロリ線による光束の反射光は、電気検測車
の走行中に、受光系のCCDイメージセンサに逐次に受
光され、それぞれの縞パターンが各受光素子に結像さ
れ、結像された受光素子の縞間隔が逐次に検出される。
光束の高さに対する受光素子の縞間隔の対応関係を予め
測定して、そのデータが適当なメモリに記憶され、これ
を参照して、検出された受光素子の縞間隔に対応した各
トロリ線の高さが順次に求められる。上記において、放
射状の光束はレーザビームとされ、受光系に設けた干渉
フィルタにより、トロリ線の反射光よりレーザビームの
みが抽出され、反射光に含まれた天空などの自然光は除
去されるので、昼夜を問わず測定を可能とされる。以上
のように、この発明の測定光学系においては、縞パター
ンを結像した各受光素子の縞間隔を検出し、予め測定さ
れた光束の高さに対する受光素子の縞間隔の対応関係を
参照することにより、各トロリ線の高さが直ちに求めら
れるので、測定原理は従来の3角測定法より単純であ
り、また、規模がやや大型の従来の測定光学系に対し
て、この発明の測定光学系は、投光系と受光系を1体と
してコンパクトに形成できるもので、これらにより前記
の目的が達成される。
【0008】
【実施例】図1は、この発明の一実施例における測定光
学系6の構成図で、図2は、図1に対する高さ測定原理
の説明図である。図1において、測定光学系6は、電気
検測車2の屋根上に固定した、例えば図示の形状のフレ
ーム61と、これに配設された投光系62と受光系63とによ
りコンパクトに構成される。投光系62は、レーザ光源62
1,コリメータレンズ622,縞パターンPS を有する縞フィ
ルタ623,投光レンズ624,およびハーフミラー625 よりな
り、受光系63は、レーザビームLT の波長を透過域とす
る干渉フィルタ631,結像レンズ632,および受光素子eが
配列されたCCDイメージセンサ633 よりなる。各構成
要素は図示のように配置され、適当にカバー(図示省
略)して迷光を遮断する。また適当な位置にメモリ7a
を有する信号処理部7を設ける。
【0009】以下、測定光学系6の動作を説明すると、
投光系62においては、レーザ光源621 が出力するレーザ
ビームLT は、コリメータレンズ622 により平行に変換
され、縞フィルタ623 の縞パターンPS を透過して投光
レンズ624 により拡散され、ハーフミラー625 を経て、
トロリ線の偏位範囲Dに対応する長さYL(z)と、線条方
向の適当な長さXL(z) とを有する方形の領域Kに対し
て、縞パターンSのレーザ光束LB が放射状に投射され
る。領域Kと縞パターンSの縞間隔Δsとは高さZに比
例して伸縮する。図1は、2条のトロリ線T1,T2 の場
合を示し、電気検測車2の走行中、レーザ光束LB は両
トロリ線T1,T2 より反射され、それぞれの反射光
R1,LR2はハーフミラー625 を透過し、干渉フィルタ
631 により天空等の自然光が除去されて、両縞パターン
1,S2 のレーザ成分が抽出され、これらは結像レンズ
632 によりCCDイメージセンサ633 の各受光素子eに
逐次に結像され、各受光素子eの出力信号は信号処理部
7に入力して処理される。信号処理部7のメモリ7a に
は、予め、レーザ光束LB の高さと結像した受光素子e
の縞間隔との対応関係を測定して、そのデータが記憶さ
れる。
【0010】図2(a) において、トロリ線T1 が下側、
トロリ線T2 が上側にあり、それぞれの高さをZ1,Z
2 、これらに投射されたレーザ光束LB の縞パターンを
1,S2 とする。両縞パターンS1,S2 の縞間隔は、
(b) に示すように、高さZ1,Z2に比例しており、これ
らをΔs1,Δs2 とする。両トロリ線T1,T2 により反
射された両縞パターンS1,S2 は、(c) に示すように、
CCDイメージセンサ633の各受光素子eに結像され、
これらの出力信号が信号処理部7により処理されて、結
像した受光素子eの縞間隔Δs1',Δs2'が検出され、
メモリ7a に記憶されているデータを参照して、トロリ
線T1,T2 の高さZ1,Z2 が直ちに求められる。
【0011】上記において、両トロリ線T1,T2 の反射
光LR1,LR2は、干渉フィルタ632により自然光が除去
されるので、昼夜を問わず高さを測定することができ
る。なお上記の実施例においては、トロリ線を2条とし
たが、1条の場合もその高さZを測定できることは、云
うまでもない。
【0012】
【発明の効果】以上の説明のとおり、この発明の測定光
学系においては、電気検測車の走行中に、トロリ線に対
して縞パターンのレーザ光束を投射し、その反射光を結
像した各受光素子の縞間隔を検出し、予め測定された光
束の高さに対する受光素子の縞間隔の対応関係を参照す
ることにより、1条または2条のトロリ線の高さが直ち
に求められるもので、測定は昼夜を問わず可能であり、
測定原理は従来の3角測定法より単純であり、また測定
光学系は投光系と受光系を1体としてコンパクトに構成
され、トロリ線の高さ測定装置の簡易化に寄与する効果
には大きいものがある。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は、この発明の一実施例における測定光学
系の構成図である。
【図2】図2は、図1に対する高さ測定原理の説明図で
あって、(a)は、そのトロリ線の配置の説明図、(b)は、
縞パターンの説明図、(c)は、結像の説明図である。
【図3】図3は、従来の高さ検出器の構成を示し、(a)
は側面図、(b) は正面図、(c)は、2条のトロリ線に対
する高さ検出作用の欠点の説明図である。
【図4】図4は、この発明の先行技術の説明図であっ
て、(a)は、トロリ線の位置測定装置の構成図、(b)は、
測定原理の説明図である。
【符号の説明】
1…トロリ線、2…電気検測車、3…パンタグラフ、3
a …アーム機構、3b …舟体、3c …回転軸、4…高さ
検出器、4a …駆動アーム、4b …可変抵抗器、5…こ
の発明の先行技術のトロリ線の位置測定装置、51…投光
器、52a,52b …受光器、6…この発明の測定光学系、61
…フレーム、62…投光系、621 …レーザ光源、622 …コ
リメータレンズ、623 …縞フィルタ、624 …投光レン
ズ、625 …ハーフミラー、63…受光系、631 …干渉フィ
ルタ、632 …結像レンズ、633 …CCDイメージセン
サ、7…信号処理部、7a …メモリ、T,T1,T2 …ト
ロリ線、D…偏位範囲、Z1,Z2 …トロリ線T1,T2
高さ LT …レーザビーム、LB …放射状のレーザ光束、K…
方形の領域、PS …縞フィルタの縞パターン、S…レー
ザ光束LB の縞パターン、S1,S2 …トロリ線T1,T2
に投射された縞パターン、Δs1,Δs2 …縞パターンS
1,S2 の縞間隔、LR …反射光、LR1,LR2…トロリ線
1,T2 の反射光、e…CCDイメージセンサの受光素
子、Δs1', Δs2'…結像した受光素子eの縞間隔。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】電気検測車の屋根上に配設され、トロリ線
    の偏位範囲に対応する長さと、その線条方向に適当な長
    さとを有する方形の領域に対して、該線状方向の強度分
    布が縞パターンをなし、かつ、該縞パターンの縞間隔が
    高さに比例して伸縮する放射状の光束を投射する投光系
    と、1条または2条の該トロリ線による該光束の反射光
    を受光し、それぞれの縞パターンを結像する受光素子よ
    りなるCCDリニアセンサを有する受光系とにより構成
    され、前記電気検測車の走行中に、該結像した各受光素
    子の縞間隔を逐次に検出し、予め測定して記憶された、
    前記光束の高さに対する受光素子の縞間隔の対応関係の
    データを参照して、前記検出した縞間隔に対応する前記
    各トロリ線の高さを、順次に求めることを特徴とする、
    トロリ線の高さ測定光学系。
  2. 【請求項2】前記放射状の光束をレーザビームとし、前
    記受光系に干渉フィルタを設け、前記トロリ線の反射光
    よりレーザビームのみを抽出し、天空などの自然光を除
    去することを特徴とする、請求項1記載のトロリ線の高
    さ測定光学系。
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